CN210797872U - 一种预制钢筋混凝土柱 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种预制钢筋混凝土柱，属于建筑技术领域以及结构工程技术领域。本实用新型设计的预制钢筋混凝土柱在节点处采用了一体化贯通浇筑的方式；在柱间连接时使用了加强连接件并且用混凝土填充空隙；在梁柱连接时，钢梁上翼缘、下翼缘和腹板通过加强件与节点刚性连接，加强了钢梁与节点的连接强度，本实用新型设计的新型预制钢筋混凝土柱比一般的预制钢筋混凝土柱的整体性更好。本实用新型设计的预制钢筋混凝土柱在工厂完成，质量有保证且便于施工，能减少现场施工产生的建筑垃圾。本实用新型适用于工业化生产，符合当今装配式建筑的趋势。

Description

一种预制钢筋混凝土柱

技术领域

本实用新型涉及一种预制钢筋混凝土柱，属于建筑技术领域以及结构工程技术领域。

背景技术

随着现代建筑工程的发展，预制装配式混凝土框架结构的应用越来越广。装配式结构的部分组成构件都提前在工厂加工制作完成，这使得装配式建筑具有环保、节能等优点；并且预制装配式混凝土框架结构的施工周期短，装配式建筑构件预制好之后，在现场直接进行组装，湿作业较少，减少了现场制作所消耗的时间，从而缩短了施工工期。预制装配式混凝土框架结构还可以节省周转材料，预制构件的某些部分可以替代模板。因此，预制装配式混凝土框架的应用在未来将会更重要。

但是，现有的预制装配式混凝土框架结构仍旧存在以下几个很大的问题：

第一、整体性差，与全现浇模式相比装配式的整体性略低，主要体现在连接部分。

第二、连接的困难，在现场安装混凝土框架时，因为预制构件制造时的公差，会增加造成连接的困难，且连接的快慢容易受安装人员的熟练程度的影响，安装耗时较长。

第三、刚度低，连接处的刚度比全现浇模式相比较低。

基于以上，急需设计出一种整体性强、安装简便、刚度高的预制钢筋混凝土柱。

实用新型内容

[技术问题]

为了解决现有的预制装配式混凝土框架结构存在整体性差、连接困难和连接处刚度低等问题。本实用新型要解决的技术问题是提供一种整体性强、安装简便、刚度高的预制钢筋混凝土柱。

[技术方案]

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种新型的预制钢筋混凝土柱，本实用新型的预制钢筋混凝土柱通过在土柱的端板处安装柱间连接件，采用螺栓连接替代现有的套筒连接，使得预制钢筋混凝土柱在施工现场更易安装，且连接处刚度更高；此外，土柱和钢梁之间通过加强件的使用，使得其整体性更强。

首先，本实用新型提供了一种预制钢筋混凝土柱，所述预制钢筋混凝土柱包括位于长方体土柱两端的两个端板5、垂直于端板5的若干个纵筋2、若干个围绕纵筋2的封闭式箍筋3，混凝土1填充于所述端板5、纵筋2和箍筋3之间；所述纵筋2通过第三螺栓孔24垂直穿过两个位于混凝土1中的横隔板14，上面的横隔板14的四个角与下面的横隔板14的四个角之间通过四个第一角钢15相连且两个所述横隔板14中心设有孔洞，所述横隔板14和第一角钢 15组成的横隔板体系4的四周设有由四个竖向钢板20组成的外包钢板7，且所述竖向钢板 20与横隔板14垂直且包裹在混凝土1的外部，所述竖向钢板20上设有若干个螺纹孔，与纵筋2垂直的第二锚固钢筋21通过两两相对的竖向钢板20上的螺纹孔锚固在混凝土1中。

在本实用新型的一种实施方式中，所述端板5由横钢板16和四个第一锚固钢筋17构成，其中，所述第一锚固钢筋17与横钢板16垂直连接。

在本实用新型的一种实施方式中，所述横钢板16上设有螺栓孔。

在本实用新型的一种实施方式中，当所述预制钢筋混凝土柱之间相连接时，所述端板5 上设有柱间连接件6，所述柱间连接件6包括竖向的十字钢板10和分别焊接在十字钢板10 相邻的上边缘和相邻的下边缘的八个横向三角形钢板13，所述横向三角形钢板13上设有若干个第一螺栓孔11，第一螺栓12穿过第一螺栓孔11使得柱间连接件6与预留螺栓孔的端板 5的横钢板16连接。

在本实用新型的一种实施方式中，所述竖向的十字钢板10是指由竖向的钢板拼接(焊接) 成的十字钢板。

在本实用新型的一种实施方式中，当柱间连接件6连接了上下两个土柱单元后，用混凝土进行填充，使其与柱单元截面平齐。

在本实用新型的一种实施方式中，所述十字纲板10的尺寸根据端板5的尺寸取值，所述十字纲板10的长度小于端板5的对角线的长度。

在本实用新型的一种实施方式中，所述横向三角形钢板13的尺寸根据十字纲板10的尺寸取值。

在本实用新型的一种实施方式中，所述横隔板14上的孔洞为圆形或四方形，所述孔洞根据柱的尺寸剖出合适大小图形，其面积优选为横隔板14面积的1/3～2/3；所述横隔板14的大小和形状与土柱的横截面的大小和形状一致。

在本实用新型的一种实施方式中，当所述预制钢筋混凝土柱与横向的钢梁连接时，钢梁 9的上翼缘、下翼缘、腹板焊接在预制钢筋混凝土柱上的节点体系的竖向钢板20上，钢梁9 并通过三角式加强件8与竖向钢板20进一步连接，所述三角式加强件8由第二角钢18和焊接在第二角钢18两端的竖向三角形钢板19焊接而成，所述竖向三角形钢板19的两边与第二角钢18的两个边相连，所述第二角钢18的两面上设有第二螺栓孔22，所述钢梁9的上翼缘、下翼缘、腹板上均开有螺栓孔，通过第二螺栓23穿过第二角钢18一面上的第二螺栓孔22和钢梁9上的螺栓孔相连，并通过螺栓与穿过第二角钢18另一面上的螺栓孔和竖向钢板20上的螺栓孔相连。

在本实用新型的一种实施方式中，当通过三角式加强件8将预制钢筋混凝土柱和横向钢梁9连接后，用混凝土在连接处进行填充即可。

本实用新型还提供了上述预制钢筋混凝土柱进行土柱之间连接的方法，所述方法为通过螺栓穿过一层横向三角形钢板13上的螺栓孔，将柱间连接件6与预制钢筋混凝土柱端板5的横钢板16连接，当柱间连接件6连接了上下两个土柱单元后，用混凝土进行填充，使其与土柱单元截面平齐。

最后，本实用新型提供了上述预制钢筋混凝土柱与钢梁连接的方法，所述方法是先将三角式加强件8使用第二螺栓23通过第二螺栓孔22连接在竖向钢板20的下侧，将钢梁9搁置在三角式加强件8上，再将其余三角式加强件8通过第二螺栓23分别使钢梁9的上翼缘、下翼缘和腹板与竖向钢板20相连，之后用混凝土进行填充即可。

在本实用新型的一种实施方式中，本实用新型设计的预制钢筋混凝土柱中具有孔铜的横隔板14中用于承受柱竖向轴力，在同一荷载强度下，贯通横隔板可以增加节点的累积应变，混凝土1贯通横隔板14显著延缓了荷载作用下节点上龟裂裂缝的产生，增强了节点抵抗破坏的能力；此外，此设置使得当节点发生开裂时，开裂处会发生在横隔板上，这更方便于维修工作的展开。外包钢板由对拉的第二锚固钢筋21锚固在节点处提高了核心区节点抗剪承载能力；柱间连接件的使用加强了柱间竖向轴力的传递，钢梁与节点通过加强件连接使得梁上剪力和弯曲更好的传递到节点处，提高梁柱节点的屈服强度。

[有益效果]

(1)本实用新型设计的预制钢筋混凝土柱在工厂完成，质量有保证且便于施工，能减少现场施工产生的建筑垃圾。本实用新型适用于工业化生产，符合当今装配式建筑的趋势。

(2)本实用新型设计的预制钢筋混凝土柱在节点处采用了一体化贯通浇筑的方式；在柱间连接时使用了加强连接件并且用混凝土填充空隙；在梁柱连接时，钢梁上翼缘、下翼缘和腹板通过加强件与节点刚性连接，加强了钢梁与节点的连接强度，本实用新型设计的新型预制钢筋混凝土柱比一般的预制钢筋混凝土柱的整体性更好，且本实用新型的加强连接件可以做成标准件，适用于工业化生产。

(3)本实用新型设计的预制钢筋混凝土柱在节点处外包钢板的下侧先使用螺栓连接三角式加强件，可以把钢梁搁置在加强件上，进一步进行其余加强件与节点、各加强件与钢梁的螺栓连接；在柱间，使用预制好的柱间连接件与上下两柱的端板使用螺栓连接，因为各柱的纵筋截止并且焊接在端板上，所以不需要进行纵筋间的套筒连接；并且由于柱在节点处贯通，无需进行节点和柱的连接，可见，本实用新型设计的新型钢筋混凝土柱在现场安装连接时存在简易安装的优势。

(4)本实用新型设计的预制钢筋混凝土柱在节点处采用了一种横隔板体系，它既可以固定纵筋的位置，便于施工，还加强了节点的刚度，以上说明了本实用新型设计的新型钢筋混凝土柱能有效地加强各连接处的刚度，使节点、梁端和柱间有了更好的受力性能和变形能力。

附图说明

图1为本实用新型预制钢筋混凝土柱的结构示意图；

图2为本实用新型的端板和柱间连接件示意图；

图3为本实用新型的横隔板体系示意图；

图4为本实用新型的三角式加强件示意图。

图中，1—混凝土；2—纵筋；3—箍筋；4—横隔板体系；5—端板；6—柱间连接件；7—外包钢板；8—三角式加强件；9—钢梁；10—十字钢板；11—第一螺栓孔；12—第一螺栓；13—三角形钢板；14—横隔板；15—第一角钢；16—横钢板；17—第一锚固钢筋；18—第二角钢；19—竖向三角形钢板；20—竖向钢板；21—第二锚固钢筋；22—第二螺栓孔；23—第二螺栓；24—第三螺栓孔。

具体实施方式

下面结合附图对实用新型的技术方案进行详细说明：

为了对本实用新型的技术方案、目的和效果有更清楚的理解，现结合附图以及实施例对本实用新型进行进一步的阐述：

下述实施例中涉及的普通混凝土为C40混凝土，每1m³所述混凝土中含有水185kg、水泥420kg、沙572kg、石子1273kg。

下述实施例中涉及的检测方法如下：

轴压极限承载力检测方法：

对预制钢筋混凝土柱试件进行轴压承载力试验研究，柱上下两端采用球铰约束，试验在 10000kN压力机上进行，采用一次性压溃加载方式，开始阶段采用荷载控制加载，每级荷载增量为50kN，持续时间约为2min，当柱发生屈服变形后，改用位移控制加载，每级位移增量为1mm，持续时间约为2min，当试件变形较大时改为缓慢连续加载，直至时间破坏时加载结束。

钢筋混凝土柱上下两端各布置2个位移计，以测得钢筋混凝土柱加载至破坏的绝对变形，沿柱身每四等分截面处的纵筋、箍筋、混凝土、外包钢板上布置应变片以监测加载过程中的应变值；在一个截面处，每一根纵筋沿纵向分别布置一个应变片，每一侧箍筋沿横向分别布置一个应变片，每一侧混凝土沿纵向及横向共布置4个应变片，在中间截面混凝土的应变片改为在每一侧钢板上分别沿纵向及横向共布置4个应变片，每个截面处的布置均相同。

极限抗弯承载力检测方法：

对钢筋混凝土柱试件进行抗弯承载力试验研究，采用四点弯加载方式，采用两个1000kN 点液伺服作动器进行加载，在作动器处安装力传感器，其量程为300kN，用来测量梁受到的荷载值。试验采用分级加载，在梁开裂前，荷载每级增加5kN，钢筋混凝土梁开裂后直到破坏荷载改为每级10kN，每级荷载持续时间约为5min，荷载下降至峰值荷载的70％时结束。

将位移计布置在跨中和加载点处以量测柱在纯弯段的挠度。将应变片分别布置在试件跨中截面的纵筋、箍筋、混凝土以及外包钢板和加载点截面的纵筋、箍筋以及混凝土等区域上，每个区域中每根纵筋布置一个应变片，每侧箍筋上布置一个应变片，混凝土每侧布置1个应变花，在跨中截面将混凝土上的应变花改为布置在每侧外包钢板上。

实施例1：一种预制钢筋混凝土柱

如图1-4，一种预制钢筋混凝土柱，所述预制钢筋混凝土柱包括位于长方体土柱两端的两个端板5、垂直于端板5的若干个纵筋2、若干个围绕纵筋2的封闭式箍筋3，混凝土1填充于所述端板5、纵筋2和箍筋3之间；所述纵筋2通过第三螺栓孔24垂直穿过两个位于混凝土1中的横隔板14，上面的横隔板14的四个角与下面的横隔板14的四个角之间通过四个第一角钢15相连且所述两个横隔板14中心设有孔洞，所述横隔板14和第一角钢15组成的横隔板体系4的四周设有由四个竖向钢板20组成的外包钢板7，且所述竖向钢板20与横隔板 14垂直且包裹在混凝土1的外部，所述竖向钢板20上设有若干个螺纹孔，与纵筋2垂直的第二锚固钢筋21通过两两相对的竖向钢板20上的螺纹孔锚固在混凝土1中。

优选的，所述端板5由横钢板16和四个第一锚固钢筋17构成，其中，所述第一锚固钢筋17与横钢板16垂直且连接在横钢板16上；所述横钢板16上设有螺栓孔。

优选的，当所述预制钢筋混凝土柱之间相连接时，所述端板5上设有柱间连接件6，所述柱间连接件6包括竖向的十字钢板10和分别焊接在十字钢板10相邻的上边缘和相邻的下边缘的八个横向三角形钢板13，所述横向三角形钢板13上设有若干个第一螺栓孔11，第一螺栓12穿过第一螺栓孔11使得柱间连接件6与预留螺栓孔的端板5的横钢板16连接。

优选的，当柱间连接件6连接了上下两个土柱单元后，用混凝土进行填充，使其与柱单元截面平齐。

优选的，所述十字纲板10的尺寸根据端板5的尺寸取值，所述十字纲板10的长度小于端板5的对角线的长度。

优选的，所述横向三角形钢板13的尺寸根据十字纲板10的尺寸取值。

优选的，所述横隔板14上的孔洞为圆形或四方形，所述孔洞根据柱的尺寸剖出合适大小图形，其面积优选为横隔板14面积的1/3～2/3；所述横隔板14的大小和形状与土柱的横截面的大小和形状一致。

优选的，所述纵筋2焊接于端板5且不穿透端板5。

实施例2：一种预制钢筋混凝土柱与钢梁的连接方法

具体步骤如下：

先将三角式加强件8使用第二螺栓23通过第二螺栓孔22连接在竖向钢板20的下侧，将钢梁9搁置在三角式加强件8上，再将其余三角式加强件8通过第二螺栓23分别使钢梁9的上翼缘、下翼缘和腹板与竖向钢板20相连。

实施例3：一种预制钢筋混凝土柱间的连接方法

具体步骤如下：

通过螺栓穿过一层横向三角形钢板13上的螺栓孔，将柱间连接件6与预制钢筋混凝土柱端板5的横钢板16连接，当柱间连接件6连接了上下两个土柱单元后，用混凝土进行填充，使其与土柱单元截面平齐。

实施例4：一种预制钢筋混凝土柱的检测

具体步骤如下：

纵筋选取12根直径为12mm的HRB335级钢筋，箍筋采用直径为6mm的HPB235级光圆钢筋，箍筋间距为150mm，柱端加密区为75mm。端板采用Q345钢板，截面尺寸为 500mm×500mm×10mm，外包钢板采用Q345钢板，截面尺寸为350mm×400mm×10mm，横隔板体系中的横隔板采用Q345钢板，截面尺寸为350mm×350mm×10mm，中间圆的半径为 140mm，角钢采用Q235，截面尺寸为∠30×30×3。按实施例1，制备得到一种钢筋混凝土柱高度为3000mm，截面尺寸为350mm×350mm，混凝土采用C40普通混凝土。

测量钢筋混凝土柱抗压强度、极限抗弯承载能力，检测结果为：轴压极限承载力为2565.5kN、极限抗弯承载力为215.2kN·m。

对比例1：现有预制钢筋混凝土柱的施工方法及检测

具体步骤如下：

在工厂加工预制和预制梁，在工厂中先布置预设钢筋和箍筋，钢筋长度一般要超出柱长一段距离，用于柱间套筒连接使用，然后布置模板，浇筑而成，将预制钢筋混凝土柱搬运到现场，之后将上下柱段外伸的钢筋通过套筒连接，使得两个柱相连，如果需要和梁相连，则将梁的纵筋钩挂在突出的柱的钢筋上，或者与相对的梁的纵筋之间通过套筒连接，再在节点处(各个纵筋连接处)现场浇筑成一个整体。

纵筋选取12根直径为12mm的HRB335级钢筋，箍筋采用直径为6mm的HPB235级光圆钢筋，箍筋间距为150mm，柱端加密区为75mm。端板采用Q345钢板，截面尺寸为 500mm×500mm×10mm。柱高度为3000mm，截面尺寸为350mm×350mm，混凝土采用C40 普通混凝土，直接浇筑得到的预制钢筋混凝土柱。

测量钢筋混凝土柱抗压强度、极限抗弯承载能力，检测结果为：轴压极限承载力为2447.2kN、极限抗弯承载力为195.3kN·m。

虽然本实用新型已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本实用新型，任何熟悉此技术的人，在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本实用新型的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

Claims (7)

1.一种预制钢筋混凝土柱，其特征在于，所述预制钢筋混凝土柱包括位于长方体土柱两端的两个端板(5)、垂直于端板(5)的若干个纵筋(2)、若干个围绕纵筋(2)的封闭式箍筋(3)，混凝土(1)填充于所述端板(5)、纵筋(2)和箍筋(3)之间；所述纵筋(2)通过第三螺栓孔(24)垂直穿过两个位于混凝土(1)中的横隔板(14)，上面的横隔板(14)的四个角与下面的横隔板(14)的四个角之间通过四个第一角钢(15)相连且两个所述横隔板(14)中心设有孔洞，所述横隔板(14)和第一角钢(15)组成的横隔板体系(4)的四周设有由四个竖向钢板(20)组成的外包钢板(7)，且所述竖向钢板(20)与横隔板(14)垂直且包裹在混凝土(1)的外部，所述竖向钢板(20)上设有若干个螺纹孔，与纵筋(2)垂直的第二锚固钢筋(21)通过两两相对的竖向钢板(20)上的螺纹孔锚固在混凝土(1)中。

2.根据权利要求1所述的一种预制钢筋混凝土柱，其特征在于，所述端板(5)由横钢板(16)和四个第一锚固钢筋(17)构成，其中，所述第一锚固钢筋(17)与横钢板(16)垂直连接，其中，所述横钢板(16)上设有螺栓孔。

3.根据权利要求2所述的一种预制钢筋混凝土柱，其特征在于，当所述预制钢筋混凝土柱之间相连接时，所述端板(5)上设有柱间连接件(6)，所述柱间连接件(6)包括竖向的十字钢板(10)和分别焊接在十字钢板(10)相邻的上边缘和相邻的下边缘的八个横向三角形钢板(13)，所述横向三角形钢板(13)上设有若干个第一螺栓孔(11)，第一螺栓(12)穿过第一螺栓孔(11)使得柱间连接件(6)与预留螺栓孔的横钢板(16)连接。

4.根据权利要求1所述的一种预制钢筋混凝土柱，其特征在于，所述横隔板(14)上的孔洞为圆形或四方形。

5.根据权利要求1所述的一种预制钢筋混凝土柱，其特征在于，所述横隔板(14)的大小和形状与土柱的横截面的大小和形状一致。

6.根据权利要求1所述的一种预制钢筋混凝土柱，其特征在于，当所述预制钢筋混凝土柱与横向的钢梁连接时，钢梁(9)的上翼缘、下翼缘、腹板焊接在预制钢筋混凝土柱上的节点体系的竖向钢板(20)上，钢梁(9)并通过三角式加强件(8)与竖向钢板(20)进一步连接，所述三角式加强件(8)由第二角钢(18)和焊接在第二角钢(18)两端的竖向三角形钢板(19)焊接而成，所述竖向三角形钢板(19)的两边与第二角钢(18)的两个边相连，所述第二角钢(18)的两面上设有第二螺栓孔(22)，所述钢梁(9)的上翼缘、下翼缘、腹板上均开有螺栓孔，通过第二螺栓(23)穿过第二角钢(18)一面上的第二螺栓孔(22)和钢梁(9)上的螺栓孔相连，并通过螺栓与穿过第二角钢(18)另一面上的螺栓孔和竖向钢板(20)上的螺栓孔相连。

7.根据权利要求6所述的一种预制钢筋混凝土柱，其特征在于，当通过三角式加强件(8) 将预制钢筋混凝土柱和横向钢梁(9)连接后，用混凝土在连接处进行填充即可。

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